Documento de hidrología, Apuntes de Hidráulica e hidrología 2

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CAPITULO 2

CICLO HIDROLOGICO

Ing. Alejandra Zurita

Definición

 El ciclo hidrológico es un modelo conceptual que describe el

almacenamiento y el movimiento del agua.

 El ciclo hidrológico es un fenómeno global de circulación del

agua entre la superficie terrestre y la atmósfera, provocado

fundamentalmente por la energía solar y la energía

gravitacional.

 El ciclo hidrológico es el conjunto de cambios que experimenta

el agua en la naturaleza, tanto en su estado (sólido, líquido y

gaseoso), como en su forma (agua superficial, agua

subterránea, etc.).

 El ciclo hidrológico no es nada regular. Una muestra de ello son

los periodos de sequías y de inundaciones, que ocurren.

C

I

C

L

O

H I D R O L O G I C O

CICLO HIDROLOGICO

 Se puede suponer que el ciclo hidrológico se inicia con la evaporación del

agua en los océanos, el vapor de agua es transportado por el viento hacia los

continentes. Bajo condiciones meteorológicas adecuadas, el vapor de agua se

condensa para formar nubes, las cuales dan origen a las precipitaciones. No

toda la precipitación llega al terreno, ya que una parte se evapora durante la

caída y otra es retenida (intercepción) por la vegetación o los edificios,

carreteras, etc. Y poco después, es devuelta a la atmósfera por medio de

evaporación. Otra parte es retenida en huecos e irregularidades del terreno

(almacenamiento en depresiones). Otra parte del agua que llega al suelo

circula sobre la superficie (lluvia en exceso) y se concentra en pequeños

surcos que luego se combinan en arroyos, los cuales desembocan en ríos

(escurrimiento superficial), dichas aguas son conducidas a embalses, lagos u

océanos, desde donde se evapora o infiltra en el terreno.

Tasas de Movimiento y Distribución Porcentual del agua

en la Tierra

El agua dulce es muy escasa y la más importante para el ser humano, en el cuadro se muestra la cantidad de agua estimada en el mundo y su distribución porcentual tanto de agua dulce como de agua salada.

Permanencia del agua en periodos de tiempo

Distribución global de la precipitación y la evaporación

Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:

 Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas, contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante, que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.  Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las nubes, constituidas por agua en gotas minúsculas.  Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua, que forman las nubes, se enfrían acelerando la condensación y uniéndose las gotas de agua para formar gotas mayores que terminan por precipitarse a la superficie terrestre en razón a su mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

 Escorrentía subsperficial y subterránea: Se produce a favor de la gravedad, como

la escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta

en dos modalidades:

▪ Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas como son a

menudo las calizas, y es una circulación siempre pendiente abajo.

▪ Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua intersticial que llena

los poros de una roca permeable, de la cual puede incluso remontar por

fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.

 Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido al

producirse el deshielo.

 Solidificación: Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo

de 0 °C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma

de nieve o granizo.

Componentes del Ciclo Hidrológico  Cuenca: Es la unidad hidrológica superficial mas utilizada. Consiste en una porción de territorio que se puede aislar de forma que si esta fuese impermeable toda el agua que escurriría por ella drenaría por un mismo punto.  Río: Es un sistema dinámico de flujo de agua y sedimentos que controlan la función biológica de la tierra. Son los corredores activos mas importantes que tiene la naturaleza y depende de estos para el equilibrio de la vida.  Vegetación: Representa un papel crucial en la morfología fluvial y se considera la que estabiliza el terreno, tanto a nivel del río como a nivel de cuenca, la vegetación es un retardador del flujo.  Lagos y embalses: Los primeros son cuerpos de agua naturales y los segundos son artificiales, su función es de mantener el equilibrio biológico, muy delicado, con el resto de la naturaleza.  Superficie del terreno: Es la superficie que compone la cuenca, contiene los lagos y los ríos y alimenta los acuíferos por medio de la infiltración. Además es la fuente de sedimentos que alimentan los ríos y lagos. Contiene los nutrientes para la vegetación. Es conductor y contenedor de agua.

Concepto de sistema

 Un sistema es un conjunto de elementos y procesos relacionados entre

sí, que actúan sobre una variable de entrada para convertirla en salida.

El ciclo hidrológico puede tratarse como un sistema cuyos componentes

son precipitación, evaporación, escorrentía y las demás fases que

intervienen en el mismo. Estos componentes pueden agruparse como

subsistemas del ciclo total, con lo cual, para analizar el sistema

integralmente considerado, estos subsistemas más simples pueden

evaluarse separadamente, combinando luego los resultados de acuerdo

con las interacciones entre los subsistemas.

Representación  En la figura, se representa el ciclo hidrológico como un sistema, dividida en tres subsistemas. Fuente: Estrela,

 Si se quiere representar el caso más frecuente de un sistema hidrológico, que es el constituido por el proceso lluvia escorrentía en una cuenca, y teniendo en cuenta que cuenca es una superficie de terreno que drena hacia una corriente en un lugar dado y la división de aguas en una línea que separa dicha superficie de otras que drenan hacia otros causes, como se muestra en la figura. La Cuenca como Sistema Hidrológico

MODELOS HIDROLOGICOS

 Definición

Se define un modelo de un sistema como la conceptualización de las

interrelaciones y respuestas de un sistema real, a la que se incorpora la

esencia del mismo, y que es capaz de predecir las interacciones principales y

sus respuestas a un conjunto de condiciones propuesto, es decir es la

representación artificial del sistema.

 Clasificación

Los modelos hidrológicos pueden dividirse en dos categorías: Modelos físicos y

modelos abstractos.